Summary
Transthoracic echocardiography는 생쥐에서 심장 기능의 평가에 대한 비침 투 방법을 제공합니다. 초음파 및 도플러 영상 modalities의 조합이 심장과 함께 심장 수축기 및 diastolic 성능 평가를 제공 intracardiac 혈액 흐름의 차원 측정을 얻을하는 데 사용할 수 있습니다.
Abstract
최근에는 murine 모델은 유전자 발현의 변화로 인한 심장 장애의 분자 메커니즘을 연구하기위한 중요한 수단이되었습니다. 유전자 변형과 유전자 타겟팅 방법은 변경된 심장 크기와 기능을 가진 생쥐를 생성하는 데 사용할 수 있습니다
Protocol
1. 이미징 연구에 대비하여 쥐
- 이전 이미징 연구, 유도 챔버에서 마우스 (2 % isoflurane 0.5 L / 분 섞인 백퍼센트 O 2) 마취. 연산자의 안전을 위해 폐기물 가스를 필터링해야합니다. 유도 챔버에서 동물을 제거하고 neckline 중순 가슴 수준으로 모피를 면도하는 헤어 가위를 사용합니다. 그런 다음 제모 크림과 함께 남아있는 체모를 제거합니다. 이 준비는 생쥐의 잠재 바람직하지 않은 스트레스 반응을 최소화하기 위해 이전 이미징 연구에 하루 수행할 수 있습니다.
- (겔 작은 주걱으로 각막을 접촉하지 않도록) 공막엔 건조 방지하기 위해 양쪽 눈 젤 duralube 적용합니다. 임베디드 ECG와 난방 패드 위에 부정사 위치에 마우스를 anesthetized 플레이스하면 체온을 유지하기 위해 연결됩니다.
- 프로 시저를 통해 정상 상태 진정 작용 수준 (0.5 L / 분 백퍼센트 O 2 혼합 isoflurane 1.0 % 1.5 %) 유지하기 위해 마취 시스템에 연결된 코 콘 안에 주둥이를 놓습니다. 진정 작용을 확인 발가락이나 꼬리 핀치를 수행합니다. 필요한 경우, 마취의 수준이 450의 목표 심장 박동수 ± 분당 50 비트 (BPM)을 구하는 조정할 수 있습니다.
- 부드럽게 지속적으로 모니터하고 가열 패드를 통해 체온을 조절하기 위해 직장 탐사선 (윤활 이후) 넣습니다. 좁은 범위 내에서 체온을 유지하는 것이 중요하다 (37.0 ° C ± 0.5 ° C)로 온도와 심장 박동에도 온건한 변화가 생쥐의 심장 기능에 영향을 미칩니다.
- 푸르 포스와 테이프 그들 ECG 전극으로하는 전극 젤을 적용합니다.
2. 심장의 평가 수축기 기능
- 이 절차를 시작하려면, 마음을 overlying 주로 지역, 가슴에 preheated 초음파 젤의 레이어를 적용합니다. 젤는 대략적인 체온을 따뜻하게해야합니다. 감기 젤의 볼륨 빠르게 체온 손실의 비율에 추가할 수 있습니다. 초음파 영상을 방해할 수있는 겔에서 공기 방울을 피하십시오.
- 약간의 각도에 따라 약간 위쪽으로 위치 (머리까지)에 마우스를 고정. micromanipulator 사용하여 프로브와 심장 사이에 90 ° 각도로 초음파 프로브를 고정.
- 짧은 축 echocardiographic 측정을 시작하려면 parasternally 흉부에 프로브를 낮춥니다. 이 신호를 왜곡하므로, 직접 가슴을 통해 또는 피부에 프로브를 삽입하지 마십시오.
- 첫째, 우리는 parasternal 짧은 축을 따라보기를 얻기 위해 2 차원 (2D) 영상 ( 'B - 모드') 수행합니다. 동물의 심장의 크기에 따라 완벽한 이미지를 얻기 위해 프로브의보기 영역을 조정합니다.
- 이 오리 엔테이션에 적절한 이미지가 좌심실과 오른쪽 심실 벽의 약간의 부분을 포함합니다. 화살표 (비디오 참조) anterolateral 및 posteromedial 젖꼭지 근육, LV의 뒷부분과 앞쪽에 벽, 심실 septal 벽, 오른쪽 심실 벽의 약간의 부분을 나타냅니다. 이러한 측정을하는 동안 잠재적인 벽 운동 이상 (예 : hypokinesia, akinasia, asynchrony) 또는 동맥류에 특별한 관심을 지불합니다.
- 다음, 우리는 심장 크기와 수축성의 좋은 측정을 얻기 위해, 1 차원 (1D)보기를 제공 M - 모드 echocardiography를 사용합니다. 스토어 수축기 왼쪽 심실 기능의 매개 변수를 나중에 평가에 대한 이미지를 인수했다.
3. 마음의 Diastolic 기능을 평가
- 아직 parasternal 짧은 축을 보는 동안, 우리는 심근 운동의 속도를 측정하는 조직 도플러 영상 (TDI)을 수행할 수 있습니다. 관심 지역은 레이디얼 축 평가 사후 왼쪽 심실 벽을 포함하도록 표시됩니다. 얻은 파형은 diastolic 기능을 평가하는 푸르 피크스을 갖습니다 IVRT, E ', A', 그리고 IVCT 있습니다. s '이 (가) 수축기 속도를 나타냅니다. (그림 3B)이 매개 변수는 대표적인 결과 섹션의 뒷부분에서 설명합니다.
- 펄스 파 도플러 (PWD)는 심근 조직의 특정 깊이에서 작은 영역 내에 혈류 속도를 측정하는 데 사용할 수 있습니다. 이미지 횡단 승모판 흐름 패턴을하려면 Trendelenburg 위치에서 뒤로 동물을 기울. , 위쪽 프로브 마음의 꼭대기와 직교되어 같은 프로브를 기울이기.
- 이제 승모판의 움직임을 느리게합니다 300-350 BPM에 심장 박동을 낮출 isoflurane 수준을 향상시킬 수 있습니다. 비교 연구, 동물 사이에 유사한 심장 속도를 유지하는 것이 중요합니다.
- 밸브를 통해 흐름을 측정하는 기준점으로 승모판의 움직임을 시각화. 승모판의 끝에 샘플 볼륨을 넣으십시오.
- PWD를 사용하여 승모판 전체 흐름 패턴을 측정합니다. 두 개의 파도가 특질상 볼 수 있으며, 뇌실의 수동 작성 (초기 [E] 웨이브)를 대표하고,심방 수축기 (심방 [A] 파도)에 적극적으로 충전과 일치 하나. 건강한 마음에서 E - 파 속도는 파도 (그림 3C)의보다 약간 큽니다.
- 모든 측정이 완료되면, 전극 젤 (부드럽게 표준 거즈 패드로 닦아로)와 동물의 억제를 제거합니다. 억제 동물이 똑바로 위치에 온수 ECG 패드 정상 회복 및 마취을 해제하도록 허용합니다. 마우스가 깨어난다 때, 그 케이지로 돌아갑니다.
4. 대표 Transthoracic Echocardiography 결과
비침 투 echocardiographic 연구 왼쪽 심실 형태학 및 심장 질병의 murine 모델의 기능을 평가하는 데 사용할 수 있습니다. 4,5이 방법이 널리 사용 및 intracardiac 압력 볼륨 루프 measurements.8로 LV 기능을 평가하기 위해 터미널 절차에 대한 대안을 제공합니다 또는 전 생체내 근무 심장 모델. transthoracic M - 모드 echocardiography에 의해 LV 챔버 크기 9 평가는 비정상 LV 챔버 확대 또는 심장 질환의 다양한 모델로 증가 벽 두께의 검출을 허용합니다. 펄스 파 도플러와 함께 따라서 5, transthoracic echocardiography는, , 수축기 및 생쥐의 diastolic 심장 기능의 비침습 평가를위한 종합 애비뉴 것으로 간주됩니다.
그림 1. Echocardiography 및 도플러 영상에 대한 VIVO 마이크로 이미징 시스템에서 Vevo 770 고해상도의 개요. (A) 우리는 생리 감시 장치, 심전도 보드와 RMV 30mHz 스캔 머리와 VisualSonics 통합 레일 시스템을 사용합니다. (B) 마우스 위치 및 통합 ECG 전극 (골드 색상)으로 가열 보드에 제대로 구속됩니다. 사지는 ECG 전극으로 녹화됩니다. (CD) 펄스 파 도플러에 대해 적절한 각도를 보여주는 사진은 프로토콜의 제 4에 설명되어있는 diastolic 기능 측정을 취득하는 데 사용됩니다. 수축기 기능 측정을위한 프로브 방향은 비디오 프로토콜에 표시하고 있습니다.
그림 2. 대표 2D의 Echocardiography 이미지 (B - 모드). 왼쪽 심실 앞쪽에 (AW)과 사후 (PW) 벽, 심실 septal 벽 (SW) 및 측면 벽 (LW)를 표시 (A) 파라 - 흉골 짧은 축 볼 수 있습니다. 왼쪽 심실 루멘의 직경은 왼쪽 심실 내경 (LVID)로 측정할 수 있습니다. 별표 posteromedial 젖꼭지 근육을 나타냅니다. E / 최대 판매율의 결정에 대한 승모판 통해 보는 공간 (B) 꼭대기의 안경 챔버 볼 수 있습니다. MVAL, 승모판 앞쪽에 전단지, MVPL, 승모판 후부 전단지, RV, 우심실, LV는 뇌실을 떠났다.
그림 3. 취득 및 Echocardiography 및 도플러 데이터 부량.이 그림은 그림 2에 표시되는 2D echocardiography 이미지에 해당하는 취득 데이터의 대표 이미지가 포함되어 있습니다. (A) M - 모드는 최종 수축기 (ESD) 및 최종 diastolic 직경 (EDD)을 나타내는 라인 추적. LVAWD / S, 왼쪽 심실 앞쪽에 벽 두께 (심장 확장 / 수축기); LVPWD / S는 심실 후부 벽 두께 (심장 확장 / 수축기)을 떠났다. (B) LV 후부 벽 조직 도플러 영상에 대한 대표 tracings. IVRT, isovolumic 휴식 시간, IVCT, isovolumic 수축 시간. E '의 파도는 LV의 작성 초기 diastolic 동안 승모판 고리의 움직임에 해당하고,'파도 늦게 LV의 작성 중에 수축기 심방에서 유래. s '이 (가) 수축기 속도를 나타냅니다. (C) 승모판 전단지 팁의 펄스 웨이브 도플러 녹음 일찍 diastolic 속도 (E), diastolic 수축 늦게 diastolic 속도 (A) 및 E / A 비율을 얻을 수있는 승모판 유입 속도 패턴을 제공합니다. IVRT 또한 diastolic 기능과 충전 압력을 특성화하는 유용한 변수입니다. 동부 표준시은 배출 시간을 나타냅니다.
Discussion
M - 모드 echocardiography를 사용할 때 마우스의 다른 그룹 또는 genotypes 사이의 비교를 용이하게하기 위해 마우스의 코호트 내에서 마취 수준, 10 체온과 심장 박동을 표준화하는 것이 중요합니다. diastolic 기능 PWD의 평가, 심장 요금은 murine 마음의 diastolic 속성을 평가하기 위해서는 인하되어야합니다. 동물의 가장 중요한 기능이 밀접하게 hemodynamic 실패와 죽음을 방지하기 위해 준수해야합니다. 한편, 분당 400 비트 이하 M - 모델 echocardiography, 심장 속도를 사용하여 수축기 기능 측정을위한 최종 diastolic 직경이 증가 LV의 작성에 의한 증가가 발생할 수 있습니다.
Acknowledgments
우리는 박사 코리 레이놀즈이 프로젝트와 시설에 친절한 액세스할 수있는 그들의 전문적인 도움 BCM 마우스 Phenotyping 코어를 감사하고 싶습니다. XHTW 의료 연구에 WM 켁 재단 고유 영 학자이며, 또한 NIH / NHLBI 보조금 R01 - R01 - HL089598 및 HL091947, 그리고 근육질 영양 장애 협회 부여 # 69238에 의해 지원됩니다. 이 작품도 마음에 CaMKII 시그널링을위한 재단 Leducq 동맹에 의해 부분적으로 지원됩니다.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Vevo 770 high-resolution in vivo micro-imaging system * | VisualSonics, inc. | www.visualsonics.com/products | |
| RMV (Real-time MicroVisualization) 707B 30MHz ccanhead with encapsulated transducer | VisualSonics, inc. | www.visualsonics.com/products | |
| Vevo integrated rail system including physiological monitoring unit | VisualSonics, inc. | www.visualsonics.com/products | |
| Vevo compact anesthesia system | VisualSonics, inc. | www.visualsonics.com/products | |
| Heating lamp | General Supply | ||
| Hair removal lotion (Nair) | General Supply | ||
| Sigma créme (electrode cream) | Parker Laboratories Inc. | Part#17-05; www.cardioogyshop.com | |
| Ecogel 100 ultrasound gel | Eco-Med Pharmaceuticals Inc. | Code 30GB;www.eco-med.com | |
| Standard gauze pads | Safe Cross First Aid | ||
| Tape/ cotton swabs/ heating pads (x2)/ Clidox/ ddH2O | General Supply | ||
* Required software is Vevo software including B-Mode application, pulse wave Doppler application, and cardiovascular analysis tools package. |
|||
References
- Zhang, T. M. aier, S, L., Dalton, N. D. The deltaC isoform of CaMKII is activated in cardiac hypertrophy and induces dilated cardiomyopathy and heart failure. Circ Res. 92 (8), 912-912 (2003).
- Srivastava, D., Thomas, T., Lin, Q. Regulation of cardiac mesodermal and neural crest development by the bHLH transcription factor, dHAND. Nat Genet. 16 (2), 154-154 (1997).
- Sood, S., Chelu, M. G., van Oort, R. J. Intracellular calcium leak due to FKBP12.6 deficiency in mice facilitates the inducibility of atrial fibrillation. Heart Rhythm. 5 (7), 1047-1047 (2008).
- Gardin, J. M., Siri, F. M., Kitsis, R. N. Echocardiographic assessment of left ventricular mass and systolic function in mice. Circ Res. 76 (5), 907-907 (1995).
- Tanaka, N., Dalton, N., Mao, L. Transthoracic echocardiography in models of cardiac disease in the mouse. Circulation. 94 (5), 1109-1109 (1996).
- Patten, R. D., Aronovitz, M. J., Bridgman, P. Use of pulse wave and color flow Doppler echocardiography in mouse models of human disease. J Am Soc Echocardiogr. 15 (7), 708-708 (2002).
- Garcia-Fernandez, M. A., Azevedo, J., Moreno, M. Regional Left Ventricular Diastolic Dysfunction Evaluated by Pulsed-Tissue Doppler Echocardiography. Echocardiography. 16 (5), 491-491 (1999).
- Pacher, P., Nagayama, T., Mukhopadhyay, P. Measurement of cardiac function using pressure-volume conductance catheter technique in mice and rats. Nat Protoc. 3 (9), 1422-1422 (2008).
- Larsen, T. S., Belke, D. D., Sas, R. Pflugers Arch. 437 (6), 979-979 (1999).
- Roth, D. M., Swaney, J. S., Dalton, N. D. Impact of anesthesia on cardiac function during echocardiography in mice. Am J Physiol Heart Circ Physiol. 282 (6), H2134-H2134 (2002).
